2020辽宁国家电网考试备考资料电磁场与微波技术：磁场基本理论

1.稳恒磁场与安培定律：

安培认为组成磁铁的每个分子都具有一个小的环形分子电流，且都定向规则排列，从而在磁铁表面形成类似螺线管电流的一圈一圈的环形电流，从而磁铁对外显示出与螺线管一样的磁性。这表明一切磁现象和磁相互作用，实际上是电流显示出的磁效应和电流之间的相互作用，磁是运动电荷的一种属性。电流之间的相互作用力其实就是磁力。安培对电流的磁效应进行了大量实验研究，在1821～1825年之间，设计并完成了四个关于电流相互作用的精巧实验，得到了电流相互作用力公式，称为Ampere定律，即两稳恒电流L1和L2之间的磁力的大小与电流I1，I2的大小成正比，与相对距离r的平方成反比，安培将其总结为 ：

2.磁场的高斯定理：

由于磁场的磁感应曲线都是闭合曲线，或者是从无穷远来到无穷远去，因此对于闭合曲面S来说，通过其的磁感应曲线总数为零。即

。由高等数学的高斯定理，稳恒磁场的高斯定理又可以写成∇·B=0。表明稳恒磁场是个无源场。 磁感应通量的单位为韦伯(T/m2)，是为纪念德国科学家韦伯。[page]

三、传输线的传输特性

1.什么是传输线?

传输线就是由两个有一定长度的导体构成。一条是信号的传播路径，另外一条是返回路径(忘掉“地”这个词而代之“返回路径”)。在多层板设计中，每条走线都是传输线的一部分，而相邻的参考平面则作为返回路径。构成一条良好的传输线的条件是，在沿着其长度分布的任何地方其特 征阻抗都是连续的。构成一块PCB是“阻抗受控”电路板的条件是，板上所有走线的特征阻抗都达到一个指定值，这个值通常在25Ω到70Ω之间。

2.传输线的阻抗

从电池的角度来看，一旦你把它连接到传输线的前端上，为了维持稳定的电压，就会有一个恒定的电流流出。你可能会问，什么类型的电路元件具备如此特性，保持电压恒定不变而有恒定的电流流动，这就是电阻。对电池来讲，当信号沿着传输线传播的时候(着重强调)，每10ps就连续地充电0.06in长度，并从源头吸收一个恒定的电流。这时的传输线看起来就像一个有恒定阻值的电阻，我们也称之为传输线的瞬态阻抗。

3.对于传输线的特征阻抗，要关注些什么?

对于信号来讲，传输线的瞬态阻抗或者说特征阻抗是一个非常重要的特性。在传输线上，假如下一个步长的阻抗和上一个步长相同，信号质量将会很完美，信号将会以之前的状态连续地向前传播。假如下一个步长和上一个步长不同并且阻抗发生了改变，信号将会反射一小部分能量回去，并导致信号有一点变形。为了得到最佳的信号质量，互连设计的目标就是尽可能地让传输线的阻抗保持连续(恒定)。这意味着，首先要保持传输线的特征阻抗连续，其次是在加工阻抗受控电 路板时不断增加的阻抗。所有其它的一些设计窍门，比如减少stub长度，给末端加匹配，比星形连接更常用的菊花链，所有的这些设计都是为了保证信号感受到 的阻抗连续。